基于ＧＩＳ的中國沿海省份可持續(xù)發(fā)展評價研究

摘要 本文利用2000年全國1：400萬的地形矢量數(shù)據(jù)，2000年中國沿海11個省(區(qū))、直轄市的分縣統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享網(wǎng)的資源、人口數(shù)據(jù)等，以經(jīng)濟發(fā)展水平、社會福利、人口壓力、資源儲備、環(huán)境保護為主要依據(jù)，選取其中代表性參數(shù)為主要指標，建立中國沿海省份可持續(xù)發(fā)展評價模型，以1km×1km的柵格(GRID)為基礎，采用GIS分析手段獲得沿海省份的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)，結(jié)合本課題組所做的中國海岸帶生態(tài)環(huán)境綜合評價研究，探討中國沿海省份可持續(xù)發(fā)展能力。

關(guān)鍵詞 地理信息系統(tǒng)；沿海省份；可持續(xù)發(fā)展；指數(shù)；評價

中圖分類號 F061.3

文獻標識碼 A

文章編號 1002-2104(2007)02-0069-04

目前我國沿海正處于發(fā)展的大好時機，海岸帶的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展對我國經(jīng)濟、政治、環(huán)境等各方面的影響是廣泛而深遠的。在可持續(xù)發(fā)展觀念日漸深入人心的今天，如何促使海岸帶經(jīng)濟與環(huán)境保護和諧同步發(fā)展，具有至關(guān)重要的意義。本文利用GIS等先進技術(shù)手段，根據(jù)最新的數(shù)據(jù)資料，對沿海省份進行了可持續(xù)發(fā)展研究，為海岸帶的良性發(fā)展提供客觀依據(jù)。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)

本文的研究區(qū)是指擁有海岸帶的沿海區(qū)域。在研究中，結(jié)合本文的具體情況，筆者將其放在一定的行政區(qū)范圍內(nèi)加以考慮。在實際工作中，把我國行政區(qū)劃上擁有海岸線的省市劃入本文討論范圍內(nèi)，自北向南依次為：遼寧、河北、天津、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西、海南等11個省市、自治區(qū)^[1](由于資料原因，未包括臺灣省)。

該11個省市(區(qū))的人口總數(shù)占全國總?cè)丝诘?3%，人口密度約為415人/km²，土地面積占全國陸地面積的13.6%，國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)占全國59.2%以上，工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值占全國的64.7%，沿海口岸進出口貿(mào)易總額占全國的80%以上，旅游業(yè)創(chuàng)匯占全國的50%。極高的生產(chǎn)力水平和迅猛的經(jīng)濟開發(fā)速度促使人口向沿海大批遷移，導致沿海大片耕地和海濱濕地喪失，漁業(yè)資源退化，水體受到不同程度的污染^[2]。面對我國約18 000km的大陸岸線和14 000km的島嶼岸線，如何做到開發(fā)和保護并舉已成為迫在眉睫的大事。

1.2 數(shù)據(jù)的獲取與處理

本文數(shù)據(jù)主要包括：2000年全國1：400萬的地形矢量數(shù)據(jù)(全國分省、分縣矢量數(shù)據(jù))；中國地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享網(wǎng)(www.geodata.cn：8086/Metadata/index.jsp)提供的1998年林地資源數(shù)據(jù)、2000年三次產(chǎn)業(yè)人口數(shù)據(jù)等；本課題組取得的2000年我國海岸帶生態(tài)環(huán)境綜合分析的中間成果數(shù)據(jù)^[1]；2000年沿海11個省市分縣統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括社會經(jīng)濟指標、環(huán)境數(shù)據(jù)、耕地數(shù)據(jù)、水資源數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理流程(圖1)：

2 研究方法

2.1 可持續(xù)發(fā)展評價模型

在研究中，環(huán)境評價的方法很多，包括綜合指標法^[3]、指數(shù)評價法^[4]、模糊評價法^[5]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價法^[6]等。可持續(xù)發(fā)展評價是一項系統(tǒng)性的工作，需建立在區(qū)域綜合評價的基礎之上，并處理好經(jīng)濟發(fā)展、資源開發(fā)和環(huán)境保護等多方面關(guān)系。于是，本文在方法選擇上，采用較為常用的綜合指標法。具體步驟如下：

第1步，根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的特點和評價目標，按照一定的原則選擇對可持續(xù)發(fā)展影響較大的指標因子，并賦以合理的權(quán)重，形成一個評價指標體系。

第2步，依據(jù)指標從專題數(shù)據(jù)庫中提取需要的專題數(shù)據(jù)，并經(jīng)過一系列的處理加工，形成滿足評價模型需要的數(shù)據(jù)。

第3步，采用兩級加權(quán)求和的方法實現(xiàn)綜合評價。利用海岸帶柵格數(shù)據(jù)庫，對2000年的各專題數(shù)據(jù)采用公式(1)進行標準化，然后運用公式(2)求取可持續(xù)發(fā)展指數(shù)。

(1)式中，A′是某專題數(shù)據(jù)標準化以后的值，分布在0～1；Amax，Amin分別代表2000年該專題數(shù)據(jù)的縣域最大值和最小值，A表示2000年該縣該專題數(shù)據(jù)的值。

(2)式中，E代表可持續(xù)發(fā)展指數(shù)值，Aj為第j個專題數(shù)據(jù)的權(quán)重，A′j代表經(jīng)過標準化的專題數(shù)據(jù)值，n是指參與評價的專題數(shù)據(jù)的數(shù)量，在本文中n=18。

第4步，與沿海省份矢量圖進行疊加，得到以縣域為最基本單位的沿海省份可持續(xù)發(fā)展指數(shù)的空間分布圖。筆者參考了海岸帶生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)、人均耕地、城市化率及三產(chǎn)人口等具體指標，經(jīng)過適當?shù)木C合和歸并(去除噪聲)，得出更為顯著的分布規(guī)律。

2.2 評價指標的選取和權(quán)重的確定

根據(jù)可持續(xù)發(fā)展評價的系統(tǒng)性、綜合性和主導因素原則，結(jié)合數(shù)據(jù)的可靠性和易獲取性，參考已有的研究工作^[7-10]，綜合區(qū)域的整體狀況及具體特征，運用層次分析法構(gòu)造評價指標結(jié)構(gòu)模型，選取的指標見表1。指標權(quán)重是在相關(guān)文獻^[7-10]和專家咨詢的基礎上，結(jié)合區(qū)域具體狀況和數(shù)據(jù)的精度而確定的。

3 結(jié)果分析

3.1 可持續(xù)發(fā)展指數(shù)數(shù)量結(jié)構(gòu)分析

可持續(xù)發(fā)展指數(shù)代表區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展能力。中國沿海省份的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)分布在0.122 8～0.613 4，平均值是0.250 1，呈現(xiàn)偏正態(tài)分布。在全面分析指數(shù)分布特點的基礎上，我們采用Natural breaks(Jenks)算法，將可持續(xù)發(fā)展指數(shù)進行分級(表2)，使得級間差異極大，級內(nèi)差距極小：1級區(qū)(指數(shù)分布在0.467 1～0.613 4，以下同)，2級區(qū)(0.352 7～0.467 1)，3級區(qū)(0.303 8～0.352 7)，4級區(qū)(0.239 7～0.303 8)，5級區(qū)(0.190 8～0.239 7)，6級區(qū)(0.122 8～0.190 8)。其中，4級區(qū)為平均狀態(tài)。

(1)1級區(qū)，占1.44%，可持續(xù)發(fā)展能力極強。其中，經(jīng)濟和社會指標對可持續(xù)發(fā)展的支持度最大，人均GDP基本在24 000元(約合3 000美元)以上，而社會指標中具有代表性的千人床位數(shù)和萬人大學生數(shù)，該級區(qū)都是海岸帶中最高的。

(2)2級區(qū)，占9.19%，可持續(xù)發(fā)展能力強。人均GDP基本在20 000元以上。大部分指標在海岸帶區(qū)域?qū)偕蠈铀健Ｏ鄬Χ裕鞣矫嬷笜吮容^均衡。今后應在社會和環(huán)境方面加大力度，逐步縮小與一級區(qū)的差距，努力向可持續(xù)發(fā)展能力極強區(qū)域邁進。

(3)3級區(qū)，占14.65%，可持續(xù)發(fā)展能力較強，人均GDP基本都在10 000～20 000元之間。它們大部分地區(qū)有自身的優(yōu)勢，在經(jīng)濟、社會、人口、資源、環(huán)境指標中有1～2項比較突出。

(4)4級區(qū)，占37.79%，可持續(xù)發(fā)展能力中等。該級區(qū)在整區(qū)中所占面積比重最大。人均GDP基本都在5 000～10 000元之間。大部分指數(shù)處于中等水平，各個方面都有較大的提升空間。

(5)5級區(qū)，占24.89%，可持續(xù)發(fā)展能力較弱，人均GDP在3 800～5 000元。該級區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力相對較弱，但所占面積居海岸帶區(qū)域第二。因此，加強該級的可持續(xù)發(fā)展能力，對提高海岸帶區(qū)域的整體可持續(xù)發(fā)展能力有重大意義。

(6)6級區(qū)，占12.04%，可持續(xù)發(fā)展能力弱。基本上是經(jīng)濟比較落后的山區(qū)和丘陵地帶，絕大部分地區(qū)人均GDP基本都在3 800元以下，集中分布在桂西、桂北山區(qū)。山區(qū)自然災害多發(fā)，而經(jīng)濟上的落后導致社會保障能力降低，教育水平低下。但本區(qū)域有較明顯的資源儲備優(yōu)勢，可以成為區(qū)域?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有力突破口。

3.2 可持續(xù)發(fā)展指數(shù)空間結(jié)構(gòu)分析

從中國沿海省份的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)空間分布看出，可持續(xù)發(fā)展指數(shù)的空間分布差異明顯。總體而言，海岸帶中部地段可持續(xù)發(fā)展能力相對最好，北部次之，南部較弱；近海岸線和河口岸線地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展能力較高，向內(nèi)陸有遞減的趨勢。同時，指數(shù)分布破碎度較高，除少數(shù)地帶外，基本呈零星分布。

長江三角洲、珠江三角洲和京津地區(qū)是可持續(xù)發(fā)展能力最高的區(qū)域，基本為1、2級區(qū)，經(jīng)濟增長快，社會保障好。高校的密集分布使這里成為我國最主要的智力區(qū)。上海市和天津市的受教育年限分別為9.67和9.41，分別比沿海省份平均值(7.49)高出2.18和1.92。但它們在早期發(fā)展過程中忽視對環(huán)境的保護，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，盡管近年來加大環(huán)保投入，固體廢物綜合治理率和工業(yè)廢水達標排放率都有所提高，但未能從源頭上遏制，某種程度上已經(jīng)影響到區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。另外，這些區(qū)域主要是憑借超前的市場意識，便利的交通和優(yōu)惠的政策發(fā)展起來，而資源條件對它們而言一直是發(fā)展的一大制約。如深圳和上海的人均耕地分別為0.005 5畝和0.10畝，遠遠低于我國人均1.4畝；上海市人均林地0.02畝，也遠低于沿海省份的人均1.43畝。同時，長三角缺少煤鐵資源，京津地區(qū)缺水嚴重，這些都對可持續(xù)發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。如何解決這些難題是實現(xiàn)發(fā)達地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

中等可持續(xù)發(fā)展能力的區(qū)域(4級)所占比例最大，分布在山東、福建、遼寧的大部分區(qū)域，浙江西南部、江蘇北部、河北中北部、海南的北部地區(qū)。這些區(qū)域的區(qū)位、交通條件以及市場、人才資源不如1、2級區(qū)。但近些年這些區(qū)域經(jīng)濟增長最快，福利條件也大幅改善。如福建、山東和浙江的大部分地區(qū)的GDP增長率分別超過10.5%、11.1%和12.08%，是快速發(fā)展中的地區(qū)。但也有個別地區(qū)以犧牲環(huán)境來換取經(jīng)濟的一時增長。鑒于該級區(qū)域可持續(xù)發(fā)展之路對內(nèi)陸地區(qū)有極大的示范作用，因此要堅持走科學發(fā)展道路，做好承接發(fā)達區(qū)域的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，結(jié)合自身優(yōu)勢，盡快向高能力級躍變。

可持續(xù)發(fā)展能力較弱的區(qū)域主要分布在廣西西部、北部，河北北部，遼寧北部。一方面，這些區(qū)域以丘陵山地為主，生態(tài)環(huán)境脆弱，受教育水平低。在廣西，相當部分地區(qū)受教育年限低于7.0，導致發(fā)展中高素質(zhì)勞動力供給不足。再如河北北部，人均水資源僅為226.69m³/人，遠低于沿海平均水平(1387.34 m³/人)，嚴重制約了經(jīng)濟的發(fā)展。另一方面，這些區(qū)域中多數(shù)在資源和環(huán)境狀況方面良好，如廣西水資源(3928.06 m³/人)和林業(yè)資源(2.73畝/人)充裕，遼寧北部林業(yè)資源豐富(2.59畝/人)，而河北中北部耕地較為豐富(3.24畝/人)，這些資源都是實現(xiàn)經(jīng)濟實現(xiàn)跨越性發(fā)展的有利條件。因此，這些區(qū)域要立足自身的資源優(yōu)勢，避開不利因素，強化生態(tài)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展投資少、見效快的服務業(yè)，如生態(tài)農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)，逐步提升可持續(xù)發(fā)展能力。

4 討論與結(jié)論

通過本文研究，可以得出以下結(jié)論：

(1)選取經(jīng)濟、社會、資源等指標評價了中國沿海省份的可持續(xù)發(fā)展能力，評價結(jié)果與實際情況基本一致。

(2)中等可持續(xù)發(fā)展能力區(qū)域(4級)占主體(37.79%)，加上3級(較強)、5級(較弱)占77.33%，說明它們在一定時間內(nèi)很可能發(fā)生轉(zhuǎn)變，要加以正確引導，使它們向更高可持續(xù)發(fā)展能力級演變。

(3)沿海省份可持續(xù)發(fā)展能力具有一定的空間差異，中部可持續(xù)發(fā)展能力最強，北部次之，南部較弱；同時，可持續(xù)發(fā)展能力也表現(xiàn)出由沿海向內(nèi)陸遞減的趨勢。

(4)研究表明，現(xiàn)階段對我國沿海省份可持續(xù)發(fā)展能力影響較大的是經(jīng)濟發(fā)展水平。經(jīng)濟發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的有力保障。我們要盡可能在不破壞環(huán)境的前提下將潛在的優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益，最大限度地增強可持續(xù)發(fā)展能力。

(編輯：徐天祥)

參考文獻(References)

[1]秦其明課題組.中國海岸帶生態(tài)環(huán)境變化綜合分析與可持續(xù)發(fā)展研究報告[R]，2004.6-2005.12.[Qin Qiming Research Team.Research Paper of Integrated Analysis and Sustainable Development Evaluation on China Coastal Zone Eco-environment Change[R]，2004.6-2005.12.]

[2] 惲才興，蔣興偉.海岸帶可持續(xù)發(fā)展與綜合管理[M].北京：海洋出版社，2002.[Yun Caixing，Jiang Xingwei.Coastal Zone Sustainable Development and Integrated Management[M].Beijing：Ocean Press，2002.]

[3] 毛文永.生態(tài)環(huán)境影響評價概論[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，1998.[Mao Wenyong.Introduction to Eco-environment Impact Assessment[M].Beijing：China Environment Science Press，1998.]

[4] 王華東.環(huán)境質(zhì)量評價[M].天津：天津科學技術(shù)出版社，1991.[Wang Huadong.Environment Quality Assessment[M].Tianjin ：Tianjin Science and Technology Press，1991.]

[5] 葉文虎，欒勝基.環(huán)境質(zhì)量評價學[M].北京：高等教育出版社，1997.[Ye Wenhu，Luan Shengji.Environment Quality Evaluation Science[M].Beijing：Higher Education Press，1997.]

[6] 李祚泳，鄧新民.綜合環(huán)境質(zhì)量的B-P網(wǎng)絡二級評價[J].環(huán)境科學研究，1995，8(3).[Li Zuoyong，Deng Xinmin.B-P Net-work Assessment on Integrated Environment Quality[J].Environment Science Research，1995，8(3).]

[7] 黃思銘.可持續(xù)發(fā)展評判[M].北京：高等教育出版社，2001.[Huang Siming.Assessment of Sustainable Development[M].Beijing：Higher Education Press，2001.]

[8] 周華榮.新疆生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標體系研究[J].中國環(huán)境科學，2000，20(2).[Zhou Huarong.A Synthetocal Evaluation on the Present Situation of the Ecological Environment in Xinjiang[J].China Environment Science，2000，20(2).]

[9] 任志遠.陜北黃土高原景觀生態(tài)環(huán)境遙感評價模型研究[J].陜西師范大學學報(自然科學版)，1997，25(1).[Ren Zhiyuan.Remote Sensing Evaluation on the Landscape Ecological Environment in the Loess Plateau of North Shaanxi[J].Journal of Shaanxi Normal University(Natural Science Edition)，1997，25(1).]

[10] 蒙吉軍，申文明，吳秀芹.基于RS/GIS的三峽庫區(qū)景觀生態(tài)綜合評價，北京大學學報(自然科學版).2005，41(2).[Meng Jijun，Shen Wenming，Wu Xiuqin.Integrated Landscape Ecology Evaluation Based on RS/GIS of Three-Gorge Area[J].Acta Scicentiarum Naturalum Universitis Pekinesis，2005，41(2).]

Sustainable Development Evaluation in Coastal Provinces in China based on GIS

QIU Yun-feng QIN Qi-ming CAO Bao ZHANG Zi-li

(Institute of Remote Sensing and GIS，Peking University，Beijing 100871，China)

Abstract In this paper，an evaluation model on sustainable development in China coastal provinces is built according to the index on economic development level，social welfare，population pressure，resource storage and environmental protection.The data using includes vector data of China Terrain in 2000(1：4，000，000)，statistical data based on county of 11 coastal provinces，and data on resources and forestry from Data-Sharing Network of China Earth System Science.With the analysis tool of ArcGIS provided by ESRI，we calculate the sustainable development index.Combined with the research of ecological environment in coastal zone in China our team has done before，the sustainable development ability of coastal provinces is explored.

Key words geographic information system (GIS)，sustainable development，evaluation，index，coastal zone

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。”